11月1日下午，一场文学与宇宙的跨学科对话在图书馆总馆学术报告厅展开，以“你的世界，有多大”为主题的第60期微天堂真人图书馆是武汉大学图书馆和武汉大学通识教育中心联合推出的“通·读”系列活动之一。来自全校各院系的两百多位师生，认真品读了武汉大学文学院李建中教授、物理科学与技术学院桑建平教授、电子信息学院赵江南教授三本“真人书”，在两个小时里穿越时间和空间，经历了奇妙的思想旅行。
赵江南，武汉大学电子信息学院教授，两次获评武汉大学十佳优秀教师，获得“武汉大学杰出教育贡献校长奖”，武汉大学教学名师，所授课程“宇宙新概念”入选大学素质教育国家级精品通选课。
开讲
宇宙是如何起源的？又是如何演化、发展、灭亡的？这些人类自古以来最感兴趣并不断探索的问题，正是“宇宙新概念”课程的核心内容。2020年，是赵江南老师在武汉大学讲授“宇宙新概念”的第26年，老师受邀从宇宙起源讲起，分享人类探索广阔世界、浩渺宇宙的历程。
01
宇宙是什么样子
当我们谈及宇宙，首先要回答的问题，就是“宇宙是什么”。
今年的诺贝尔物理学奖颁发给了Roger Penrose先生，他在上个世纪60年代和霍金一起证明了宇宙起源于奇点的理论，这意味着学界对于这一理论的充分承认。现在，我们给出的宇宙定义，是奇点从大爆炸到现在所涉及的所有的空间、时间和物质的总和。
宇宙之大，来源于奇点之小，这正是宇宙充满想象的魅力。也许一些人认为，宇宙是无限大的。其实不然，现在天文学界认为，宇宙的半径大约是470亿光年。大家都知道，宇宙的年龄是138.2亿年。很多人会问：138.2亿年的时间，光可以运行138.2亿光年的距离，所以宇宙的半径应该是138.2亿光年。为什么我们给出的结论，是470亿光年呢？
原因有二。第一，宇宙大爆炸的时候，不遵循任何我们现在所认知的物理规律，那时存在超光速、超很多倍光速的爆炸现象；第二，不能超光速运动是针对物质而言的，而空间的膨胀可以超越光速，宇宙空间正在不断膨胀，两者相加，就会发现宇宙的半径视界已超过了原有以宇宙年龄估计的距离，这就是宇宙的奇妙之处。
很多同学也关心，宇宙是什么形状的，宇宙有没有边界？如果人类到达宇宙边界，跨出去又是什么？其实，科学家认为宇宙是有限无边的：有限，因为时间有限，所以它大小有限；无边，是不可能找到一堵墙，墙外不是宇宙，只有墙内是宇宙。
这引出了另一个问题：我们能够认识宇宙吗？宇宙不是我们熟知的三维空间加一维时间，至少是五维的。甚至按照引力场方程，解出来的结果，也许最高可能达到11个维度。宇宙的形态是超越我们日常感知的，坚持不断的探索让宇宙的轮廓愈发清晰。
那么，这样丰富的宇宙，有没有中心呢？对此，我的回答是：你在哪里，宇宙的中心就在哪里。没有边就没有绝对意义的中心，那么也就可以说，处处是中心。人作为认知主体的地位也在此得到了强调和凸显，宇宙学和哲学在此完成了对话。
在认知过程中，人类不断对宇宙进行追问，也完成了对自己认知边界的拓展。
02
未来，宇宙将怎样？
人们对宇宙的追问，不仅在于“宇宙是什么样子”，还关乎“宇宙将是什么样子”。宇宙已经存在138亿年了，往后还有多少日子？
科学家用模型推算，认为宇宙还有10个138亿年以上的寿命，大约在1500亿年左右。加速膨胀着的宇宙，到那时又会是什么样子？对此，宇宙学给出了不同的模型，提出了三种观点。
第一种认为，宇宙中所有的恒星燃料用尽，所有的恒星面临死亡，不再有新的能源产生，最终宇宙的温度趋向于零，这被称为大冻结理论。
第二种观点认为，宇宙未必一直在膨胀，总有一天引力要起反向作用。就像刚刚桑老师所说，其实我们宇宙当中90%的东西是看不到的暗物质和暗能量。它们的存在会使宇宙停止膨胀反而收缩，最终回到大爆炸的起点。条件允许的话，“嘣！”第二个宇宙大爆炸也许会产生，这是大挤压理论。
第三种叫大撕裂理论。宇宙加速膨胀的力量，随着时间的推进，没有变小，越变越大，最后所有的星系都以光速互相远离。就像我们开完会一样，散了吧，各奔东西。
到底哪一个观点是正确的？这得时间来检验。
03
我们如何认识宇宙？
那么，我们怎么认识宇宙？
我分享一个小小的观点。我们都知道地球绕着太阳转，那为什么会如此？是不是有同学想到万有引力？这是牛顿时代的解释方式。
100年前，爱因斯坦提供了另一种解释路径。太阳巨大的质量将太阳周围的时间和空间弯曲掉了，地球来到被太阳弯曲的时空里，于是弯曲的时空迫使地球沿着弯曲的轨道运动。质量带来周围时空的弯曲，这是爱因斯坦引力理论的核心观点。
这种认知是超越常规认识的，来自于数学的推导。开普勒是人类历史上第一个尝试用数学描述宇宙运动的科学家，从他开始，牛顿、爱因斯坦、霍金.....科学家们用方程描述宇宙的现象，希望找到宇宙的终极理论，探究宇宙从哪来，怎么演化，怎么发展，最后怎样。这种对终极的追问，无疑是最伟大的。
而这，又引来思考者的进一步追问。第一，人类认识宇宙靠什么？靠数学、数学方法的话，我们掌握的数学够用吗？第二，人类的智慧能不能解读宇宙？
我留下这两个问题，请大家思考，也欢迎大家与我探讨。
互动阅读精选
读者：老师喜欢自己的工作吗？在老师的教学生涯中，有什么给您留下过深刻的印象?
赵江南老师：我当老师完全是一个巧合。当年武汉大学空间物理系有两位老师来南京大学天文系，说要招一些比较好的学生，就找我谈。我们的班主任说，武汉大学空间物理系很厉害，航天飞机呀、登月计划，都是他们搞的。当时我一激动就来啦。后来我发现，班主任并不了解武大，但我仍然留了下来。
武汉大学那么大，那么美，有那么多好学生，却没有天文学科，我不想浪费自己的专业，我必须得给同学们讲讲天文！所以1995年就开设了“宇宙新概念”这门课。
我很享受和同学们在一起的感觉。我特别喜欢跟同学们交流，这常常会给我带来灵感。前些日子，《宇宙新概念》教材进行了第四版修订，我增加了一节“创新精神在天文学进步中的作用”。其中的部分内容，是从上学期有个同学的考试答卷中得到的启发。我准备找个机会好好谢谢他。后生可畏，令人欣喜，我愿意以后一直给你们上课。
读者：老师觉得，目前我们学校通识教育面临哪些问题？
赵江南：其实从学校角度来讲，通识教育的版本需要进一步改进；而关注学生，我发现，有一部分同学上课的热情并不高，特别是后几周有的学生会因为实验或者别的事情请假。我们的12次授课其实是体系化的，会潜移默化地传递如何建立科学模型、解决问题、分析结果的路径。创新没有公式，老师们通过讲述学科的发展、一个个小的故事，展现前人的实验方式、科研方法，当然还有严谨细心甚至不求回报的态度，给同学们带来思考和启迪。通识教育需要长期的坚持和积累，也需要师生和学校共同努力。
读者：老师喜欢什么样的音乐？在您看来，音乐的作用是什么？
赵江南老师：音乐会带来很多乐趣，而对于我来说，音乐有一个重要作用——怀念。我最喜欢的曲子，是小提琴版的《梁山伯与祝英台》和德沃夏克的交响乐《自新世界》。年岁渐长，常常回忆过往，这两首曲子，恰好和我想起青年时期的情绪吻合。当你陷入回忆时，许多无以言说的情感，可以在音乐中得到倾诉。音乐不仅让我们放松，也可以带来情感的共鸣，给人慰藉。
读者：人类对于宇宙的认知有没有极限？现在有“科学终结”的说法，您对此怎么看？
赵江南老师：我们对于事物的看法，是受到自身能力的约束的。也就是说，认识是有限度的。举个例子：在上个世纪八九十年代，科学家发现，从科学的理论角度来说，银河系不存在；但观测表明银河系是存在的。怎么从科学上来说明，不存在的东西存在呢？怎么来说明理论有问题？
于是必须修改银河系理论，追加两样东西：第一，银河系有一个未知的大质量物体作为银河系的运动中心存在；第二，银河系中，绝大部分东西是看不到的。通过20多年的观察，人们终于发现了观测证据：银河系中心存在巨型黑洞，是银河系的旋转中心；中心黑洞的引力迫使整个星系围绕它运转。但第二个问题没有解决，没有观测证据，只是给出理论银河系中大量存在现在还不清楚的暗物质。宇宙的稳定和银河系的运动由此才得以解释。一张黑洞的照片，经历了二十年的求索。科学精神，是严谨、耐心和细心的综合。而真正的科学家，在解决问题后不会满足，因为追问不会停止，会有新的问题产生。这或许是我们感受到人类认知宇宙可能存在局限性的原因，也恰恰反映了人们对于未知的求索并不会止步。
赵江南老师谈读书
赵江南老师认为，看书的主要原则是兴趣。
对于学物理的人来说，有一部非常经典的物理著作，是理查德•费曼先生的《物理学原理》。此外，赵江南老师近期为超星录制了导读课程——如何读懂霍金的著作《大设计》，对霍金和宇宙有兴趣的同学们，可以随时学习啦！
读有故事的人，做有深度的书——微天堂真人图书馆，是武汉大学图书馆和武汉大学学生社团阅微书社的合作项目。自2012年12月17日首次开馆至今，已经举办过60期真人图书馆，推出了138本真人图书，逾万名读者通过室内、户外、线上、现场直播等多种形式参与了活动。真人图书馆不同于讲座单向输出的方式，追求复调表达、互动交流。读者通过对话阅读不同领域的真人图书，开拓思维，发现自身的潜力。而真人图书，也因为读者关注的不同角度，产生思维碰撞的火花。
全文转载自武汉大学图书馆公众号。
